Специалист JAXA успешно извлекает 16-килограммовую капсулу с образцом астероида Рюгу. Фото: JAXA
Астероиды нередко называют ископаемыми Солнечной системы, поскольку они хранят свидетельства условий её формирования. В отличие от планет земной группы, породы которых за миллиарды лет сильно изменились, вещество астероидов во многом сохранилось с тех далёких времён. На Земле тектонические плиты плавили породы, вода меняла их минеральный состав, а глубинное давление перестраивало кристаллическую структуру. Космическое и солнечное излучение также вносило изменения в породы Меркурия, Венеры, Земли и Марса.
Астероиды и их родительские тела не подвергались всем этим воздействиям, поэтому во многом остаются такими же, как 4,5 миллиарда лет назад. Полностью неизменными они, конечно, не сохранились, но именно их древнее состояние побуждает учёных отправлять к ним миссии за образцами. В 2020 году японское агентство JAXA успешно завершило миссию аппарата «Хаябуса-2» по сбору вещества астероида Рюгу и доставило ценный образец на Землю. Спустя почти шесть лет после прибытия образец продолжает приносить научные результаты: исследователи изучают его минералогический и химический состав.
Новые данные представлены в работе «Pervasive poorly crystalline Mg-rich hydrous silicate material in C-type asteroid matrices», опубликованной в журнале Nature Communications Earth and Environment. Ведущим автором выступил Реон Окумура из отделения геонаук и гражданского строительства Университета Канадзавы в Японии. Рюгу и другие углистые хондриты демонстрируют кажущееся противоречие, связанное с водным изменением — процессом, при котором контакт с водой вызывает минералогические и химические преобразования пород. Такой процесс не является редкостью и широко распространён на Земле: например, именно так из обычных силикатных пород земной коры образуется глина.
На Рюгу почвы нет, однако водное изменение там присутствовало. В работе отмечается, что образцы углеродных астероидов, включая Рюгу и углистые хондриты, состоят в основном из мелкозернистых матриц богатых магнием водных силикатов, сформированных водным изменением. Противоречие связано с тем, что в матрице минералов как будто присутствуют два компонента, изменённых в разных водных условиях, а это означало бы крайне маловероятную неоднородность внутренней матрицы астероида. Авторы указывают, что матрицу Рюгу обычно трактуют как смесь серпентина и сапонита, однако её минералогические характеристики не полностью соответствуют этим хорошо окристаллизованным земным слоистым силикатам.
Чтобы разобраться в этом, исследователи использовали синхротронную установку SPring-8 и ускоритель Photon Factory High Energy Accelerator в Японии, позволяющие мощным рентгеновским излучением изучать образец на глубине. Помимо ожидаемых серпентина и сапонита они обнаружили слабокристаллический силикат магния с водой (M-S-H). По словам одного из авторов работы Кэйсукэ Фукуси из Университета Канадзавы, ценность этого материала в том, что он может вмещать широкий диапазон соотношений магния и кремния, и такая гибкость может объяснить, как взаимодействие воды и породы шло, не стирая исходные химические различия внутри родительских астероидов.
Большинство материалов при одинаковых водных условиях сохраняет стабильный состав, однако M-S-H, как показывают прежние исследования и лабораторные опыты, может существовать в тех же условиях при разных соотношениях магния и кремния. Это позволяет предположить, что M-S-H был исходной точкой: при его превращении в серпентин и сапонит наличие такого материала объясняет два разных результата без необходимости отдельных водных условий для каждого. Выводы касаются не только Рюгу, но и углистых хондритов: значительная часть их матриц может состоять из слабокристаллического M-S-H, и тогда различия глинистых минералов могли возникнуть без отдельных водных сред для разных участков родительского тела.